Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние меди и цинка на репродуктивную систему и ранний антогенез морских ежей

ВАК РФ 03.00.11, Эмбриология, гистология и цитология

Автореферат диссертации по теме "Влияние меди и цинка на репродуктивную систему и ранний антогенез морских ежей"

ИНСТИТУТ БИОЛОГИИ МОЕЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ДАЛЬНЕЕОСТСЛНОГО ОТДЕЛЕНИЯ РАН

На правах рукописи

душна

Валентина Борисовна

УДК: 593.1 + 591.46 + 593.95 + 574.64

ВЛИЯНИЕ МЕДИ И ЦИНКА НА РЕПРОДУКТИВНУЮ СИСТЕМУ И РАННИЙ 0НТ0ГШЕЗ МОРСКИХ ШЕЙ

03.00.11 - эмбриология, гистология и цитология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата бяачогитвских наук

Владивосток 1992

Работа выполнена в Институте биологии моря Дальнэвосточного отделения РАН

Научный руководитель: доктор биологических не<ук ' . Ю.С.Хотишенко

Официальные оппоненты: доктор биологических наук А.А.Ыаксимович кандидат биологических наук С .М.Дзюба

Ведущая организация: Институт биологии развития РАН

Защита состоится "3& " ¿¿/¿Улл 1992 года на заседа-нш Специализированного совета К 033.66.02 при Президиуме Дальневосточного отделения РАН (690032 Владивосток, ул, Паль-чевского, 17, ИБМ ДВО РАН ).

С'диссертацией мокно ознакомится в библиотеке ДВО РАН

Автореферат разослан 1992 г.

Ученый секретарь

Специализированного совета, ,,

кандидат биологических наук С.М.Гнеэдилова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕР®ТИКА РЛБ0Т1;

/актуальность проблемы. Хозяйственная деятельность человека ь современных условиях привода! к тому, что ежегодно в duo- ■ сфере рассеивается миллионы тонн макроэлементов, которые зэвер-шавт свой геохимический цикл в океане. Создавая ситуации лока-лшого или глобального загрязкшшя и накапливаясь е морской б:ю- ■ те, металлы могут существенно изменять характер и интеноишость биологических процессов. Дня установления биологических последствий антропогенного изменения морской среда рекомендуется изучение длительного воздействия низких концентраций токсикантов на массовые вида гидробионтов и их репродуктивные функции (Патин, 1972). Загрязнение окружающей среда вызывает гормональные сдвиги в организме животных, изменяет их пищевое и репрдуктлвнов поведение, влияет на развитие гамет и накопление питательных веществ в овоцитах, нарушает созревание половых клеток и их способность к оплодотворению, приводит к аномального развитию емЗрлсноэ и снижение выживаемости молода (Davis, 197?; Mitrovic, 1972; Ireland, 1974; Dixon, 1983; Sunila, I986;Boug, Derek, 1989).

Несмотря на вашость изучения действия низких доз тяделых металлов на репродуктивную систему водных дивоттшх, к настоящие времени исследования по этой проблема представлены кмаогочяслея-ннми работами (ßeish, Сагг, • 1978; Verriopculos, Harrtovelis, 1988), выполненными на экспериментальных животных с коротким жизненным циклон, позволяющими за относительно короткий период про-слода.ь за развитием нескольких поколений. Изаольгстшзв ьтлюе-ков, иглокожих и ракообразных связано с необходимостью постановки длительных, б течение нзксодыскх меодцэз экспзршзятов, тао не всегда'могет быть осуществлзнс хтькгячвскя. В бслыансгнв ш-

полненных исследований изучено влияние тяжелых металлов в концентрациях, в десятки и согни раз превышающих уровни микроэлементов, зарегистрированные в прибрежных акваториях (Lewis, Cave, I9S2; Мур, Рамгщурти, I98V; Anii.wagh, 1988; Христофорова, 1989; Bor-CheiiK, Tea-Gaos, 1990; Щулькин, 1990), при этом у животных наблюдали деструктивные изменения в гонадах, замедление шш полное подавление созревания половых клеток, снижение плодовитости и появление аномального потомства (Saliba.Ahsanullsh, 1973; : Reish, Сагг, I978;Myint, Tyler, 1982; Sunila, 1984; Караое-ва, 1988; Сясина, 1988). Вместе с тем, у животных, обитаявдх в загрязненных акваториях, где уровни тяжелых металлов значительно ниже экспериментальных, кроме перечисленных реакций, были отмечены явления преждевременного формирования зрелых гамет, череста ; вне сезона размножения, увеличения плодовитости, уменьшения размеров яиц, снижения жизнеспособности потомства и увеличение частоты анеуплоидии у эмбрионов (Ireland, 1974; McFarlane, Franzin, 1978; Dixon, 1982; Dixon, Pollard, 1985; Sunila, 1986).

Известно, что ранние стадии развития гидробионтов более чувствительны к воздействию повреэдашщах факторов, чем взрослые особи, и эти факторы инициируют появление многочисленных аномалий в течение эмбриогенеза и личиночного развития (Elderfield, 1971; Kobayashi, 1972; Watling, 1982; Дуркина, Гнездалова, 1985; Ajmal-khan at al., 1986; Щеглов, Григорай, 1987). В то se время в загрязненных прибрежных водах, где происходят нерест и развитие водных животных, у эмбрионов и личинок, кроме повреждений, вызванных прякнм действием токсикантов, несомненно, реализуется повреждения, нанесенные гаметам во время ово- и сперматогенеза. Механизмы опосредованного действия тяжелых металлов на потомство, через половы э клетки родительских особей, остается практически неисследо-

ванными. Раскрытие этих механизм.в позволит оценить развитие и ¡жизнеспособность потомства, качество и степень повреэдешш гаме? родительских особей, подвергавшихся воздействию токсикаюв. Это особенно важно для прогнозирования отдаленных последствий загрязнет® водной среды тяжелыми металлаищ в отношении морских беспозвоночных, имеющих ценное промысловое значение.

Цель и задачи тзаботы. Интерес к меда и цинку, как загрязнителям водной среды, объясним тем, что в отличие от ряда тяжелых металлов, такта как ртуть, свинец и кадмий, эти металлы относятся кжизненнонеобходимым. В строго определенных количествах они выполняют специфические биологические функции и ни выгываыт токсического действия, так как в организме существуют гомеостатичес-кие механизмы, контролирующие их содержание в тканях и органах. В то же время; увеличение содерзхания меда и цинка в водной среде приводит к неблагоприятным последствиям для биоты (Lewis, Cave, 1982). Цель настоящей работы состояла в экспериментальном исследовании опосредованного влияния меди и цинка на эмбриональное развитие потомства морских sseii, подвергнутых воздействию этши металлами.

Дня достижения цели работы предполагалось решить следующие задачи:

1. Исследовать рост и динамику состава гамет в яичниках и семенниках морских ежей, содержавшихся с медьи и цинком.

2. Дать морфологическое описание гонад и половых клеток морских ежей, содержавшихся с медью и цинком.

3. Сменить качество гамет морских ежей, содержавшихся с медью и цинком, на основаниии эмбрионального и личиночного развития потомства и его яизнеспосо"ности.

4. Определить активность кислой и щелочной фосфатаз, глюко-

зо-6-фосфатазы, Мк2+-АТФазы и глшозо-б^осфатдегвдрогеназы, содержание нуклеиновых кислот, общего белка и нзйтральных полисахаридов в эмбрионах, подученных из гамет морских ежей, ссдэржаьщкх-. ся с глодай и цкнком.

. ' Научная новизна л практическое значение "работы.впеоше показано, что ввдершвакие морских ежей с повшешшки коицеитраци-яш таких жизненнонеобходимых микроэлементов, как мэдь и цинк, оказывает влзшше на эмбриональное и личиночное развитие потомот-ва подолытьых жизо?ных. В гонадах морских ежей, содержавшихся о _ тяжелыми металлами, обнаружены морфологические изменения в половых и соматических ¡¿летках. Выявлены не отмечавшиеся ранее стимулам роста овоцитов при действии низкой концентрации меди, возрастание численности овоцитов в гонадах при действии цинка, а также замедление да^ференцировхш мужских половых клеток у животных, содержавшихся с медьз и цинком. Установлено,, что воздействие тяжелых металлов на половую железу морских ежей носит дозаэавкси-мнй неспецифпчоский характер. Впервые выявлен преходящий стимулирующий эффект меди и летальное действие цинка на потомство подо-' лытннх животных, наблвдащиеся на стадии нлугеус I. Установлено изменение активности ряда ферментов ка эмбриональных и личиночных

г

отадаях, а также изменение содеркашя нуклеиновых кислот и общего оелка в' первичных мезенхимных клетках гаструл, полученных из гаыет морских эжей, содержавшихся о медью и цинком.

Золученше данные могут быть использованы для прогнозирования отдаленных отологических последствий загрязнений водаой среди тяжелыми металлами для восцроизводотва морских ежей, которые является ценными промысловыми объектами. Результаты исследования могуч быть учтены при разработке чувствит&лышх тбато& дай целой

биомониторинга.

- Апробация работы. Основные результаты работу 6ture представлены на X Всесоюзной научной конференции " Микроэлементы в биологии и их применение в медицине и сельском хозяйстве'' ( Чебоксары, 1986), 1У Всесоюзной конференции по промысловым беспозгс- ■ ночным (Севастополь, 1986), III Всесоюзной конференции по '.горской биологии (Севастополь, 1988), У Всесоюзной конференции по водной токсикологии (Одесса, 1988), на Цитологических ое:линарах Шстк-тута биологии моря ДВО АН. СССР.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 работ.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав и выводов; список литературы включает 202 работы отечественных и зарубежных авторов. Диссертация ксючает 148 стр., из них 18 таблиц, 21 рисунок ( светооитшеские и электронные микрофотографии, диаграммы).

МАТЕРИАЛ И МЕТОДУ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследования проводшш на половозрьлых морских ежах strongy-locentrotus intermediue и Strongylocentrotua nudus с диаметром панциря 4 - 10 см, обитающих в заливах Посьет и Петра Великого Японского моря (бухта Витязь, пролив Старка), квотных сс-öирата с помощью легководолазной техники и помещали в акварлуш о аэрируемой проточной морской водой.

Морфологические, методы. Для гистологического научения органов и тканей материал фиксировали в жидкости Гуэна г. спирт-уксусной кислоте (3:1) г. заключат в пара^та пс общоп^киктыи кеяода-кам. Срезы трлщинсй 4-5 :ячл, пряготоилотпге пп санном .».г-гкротомо, окрашивали гвмазгоксашаш с'рдаха а яс-згюк. Разьирм ащ'иусоЕ. овсцитов и зон семенникоз опродэ-зди /три гюызпр! рисоьанкэгл ен-

парата РА-5 и планиметра 1ШЫ. Объемы клеток определяли по формуле объема, эллипсоида вращения. В каждом препарате измеряли по 20 -100 внугриорганных структур. Число мужских и женских половых клеток в ацинусах на разных стадиях, гаметогенеза подсчитывали псд микроскопом при малом и большом увеличении.

Гистохимическими методами исследовали белки, полисахариды и нуклеиновые кислоты. Суммарные белки на парафиновых срезах окрашивали прочным зелены;,!, рН 2,2 (Луппа, 1980). Контрольные прз-параты обрабатывали пептидазой. Перед окраской нуклеиновые кислоты экстрагировали I н НС1 при 37°С в течение 2 ч. Для выявления полисахаридов применяли реакцию ШИК по Мак-Манусу (Пирс, 1962). Контрольные срезы обрабатывали Х-а\шлазой; гликоловые группы блокировали ацетилированием. Окраску нуклеиновых кислот проводи- ' ли галяоциалинхромовыми квасцами (Луппа, 1980). Для выявления ДНК препараты предварительно обрабатывали РНК-азой из лодаелудоч-ной железы свиньи (I мг/мл) в течение 2 ч при 37°С. Количественные данные об относительном содержании белков, полисахаридов и нуклеиновых кислот были получены при помощи цитсфотсметра " У1с-кега м-85" методом сканирующей денситометрии. Фотометрирование белков проводили при длине волны 650 нм, полисахаридов - 550 нм, нуклеиновых кислот - 650 нм..

Для электронномикроскопического исследования кусочки гонад фиксировали в 2,5$ растворе глютаральдегада, приготовленном на 0,1 А! фосфатном буфере (рН 7,8), содержащем 0,5% нейтрального формалина и 175? сахарозы, при 4°С. Постфшссацшо проводили в 1% растворе четырехокиси осмия на фосфатном буфере, содержащем 27% сахарозу, в течение часа. После обезвоживания, кусочки гокад заключали в эяон 812. Ультратонкие срезы контрастировали уранилаце-татом ц цитратом сгинца и просматривали в просвечивающем электрон-

- 7 -

ном микроскопе JE и - юо в.

Биохимические методы. Количественное определение белков проводили модифицированным'методом Лоури ( Markwell et al., 1978) с бычьим сывороточным альбумином в качестве стандарта. По количеству высвобождаемого неорганического фосфата определили активность кислой и щелочкой фосфатаз ( Sullivan, Voioani, 1974), Ме^+-АТФазы ( Stewart, IS74), глюкозо-6-фосфатазы ( Barber, Foy, 1973). Фосфор определяли по методу Сехеки ( Sehekl et al.,1985), используя I ыМ KH2P04 в качество стандарта. Об активности глюко-зо-6-фосфатдегидрогеназы судили по образовашш восстановленного НАДО (Кочетов, 1980).

Экспериментальные методы. Животных, собранных в море, помещали в 5Ü и 100 л аквариума и 190 л ванны с аэрируемо» иорской водой и выдерживали в течение 4-8 дней для адаптации. После этого в аквариумы с подопытными животными вносили маточный раствор хлорида или сульфата меди или цинка для получения необходимой концентрации (табл. I). Морскую воду полностью метали раз в два или три дня. Животных кормили ульеой и ламинарией. В контрольных и подопытных группах одного эксперимента находилось от 20 до 80 животных.

Опосредуемое влияние тяжелых металлов на эмбрионы и личинки морских ежей исследовали по модели раннего развития. Для этого у животных, достигших в эксперименте нерестовой стадии, вызывали вымет гамет при помощи инъекции в целомическую полость I мл 0,5!1 раствора KCl или электрической стимуляцией. Для культивирования эмбрионов и. личинок использовали 200 мл стеклянные стаканы. После искусственного осемонения на стадиях зиготы, двух бластоыеров, средаей бластулы и гаструлы прсбы отбирали и фиксировали 0,2$ формалином;на каждые 100 зародышей подсчитывали количество нор-

Табетда I

Основные эксперименты, приведенные в работе

Номер экспе- Вил рвлен- та Дата проведения эксперимента Продолжительность эксперимента (суг) Температура вдда. Исследован- . ный токсикант Концентрация металла, мкг/л

I.S. nudas 10.6-15.7.1984 Г. 30 16-22 Си СХ2 25

2.S.nuüus 10.6-27.7.1984 Г. 30 16-22 Zu С12 100

i,.S. intermedius' 25.7-10.9.1985 г. 40 17-19 си с:и с. . 5

4. Si intenaediuE 25.7-10.9.I98E г. 40 17-19 2ПС12 50

5.S. intermedius 28.5-28.8.1986 Г. 84 ■ ' 12-16 Си С12 5

6.S. intermedios 25.5-28.8.1986 г. 84 - 12-18 Zn С12 50

7. S. iateraedius 25.8-19.9.1988 Г. 19 17-19 CUS04.5H20 25

8. S. intermediua 25.8-19.9.1988 г. 19 17-19 2nS04.7H20 250

i

03 I

- э -

малшых особей.

Полученные количественные даннне обрабатывали методами варп-ацсто'шой статистики. Различия мезду средаши значениями исследуемых параметров считали достоверными при Р < 0, Ъ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Развитие япчнжов и семенников морских ежей нри действии меди и цинка

Предварительное изучение действия мэди в концентрациях от I • до 20 мкг/л и цинка в концентрациях от 50 до 250 мкг/л на общее состояние и репродуктивное поведение морских о гей позволило уста-, повить дозы этих металлов, оказывающих токсические и субтоксячес-кие эффекты и практически не оказывающих поврездапцего действия. Для проведения основных экспериментов выбор концентраций осуществлялся на основе этих данных, а такяе исходя из уровней металлов, встречающихся в отдельных наиболее загрязненных акваториях. О состоянии половой системы у интактннх и подопытных животных судили по соотношению стадий гонадного цикла, динамике количествошюго состава гамет разных фаз развития и морфометричесгсим показателям гонада и ее клеток.

Медь в концентрации 5 мкг/л вызывала ускоренное развитие яичников морских ежей; за время эксперимента (57 и 84 оут> они достигали более зрелых стадий лапового цикла по сравнению с жавот-ннш5 из контрольной грушхк (рпо. i). Одновременно уреличквйлго» объем,' овоцлтсв; через 57 сут послз начала Ексльраиепта у подошь-тных с шок они достигали в среднем I2547-2C66 w.fi, а у штатных особой - 6291-1308 кки3 (Р< 0,05). В яичные?* морских ехпИ, содержавшихся с медью, крем? ускоренном роста гадат Сило заре-

100

80

60

40

20

г

12 3

'Г/

12 3

£

Я

57

Стадии

репродуктивного цикла

^^ — половая

инертность

РД - начало ^ развития

активный гаметогенез

^ - преднерестовая

I - нерестовая

84

сут

Рис. I. Стадаи репродуктивного цикла у контрольных и подопытных самок ¡.юрских ежей в экспериментах с медью (5 ыкг/л) и цинком (50 мкг/л). По вертикали - количество особей на данной стадии репродуктивного цикла. По горизонтали -.длительность выдерживания животных о токсикантами. I - к опт рань, 2 - медь, 3 - цинк.

гистрировано кратковременное снижение численности овоцигов малого роста, которое восстанавливалось к кошу эксперимента; а количество зрелых яиц на единицу площади ацинуса з подопытной группе существенно превыпшо контрольные значения и составляло в среднем, соответственно, 19*8 и 1*1 (Р<0,05).

Выдерживание морских ежей с цинком в концентрации 50 щг/л в течение 84 сут приводило к угнетению развития яичншсов у большей части особей (рис. 1)и полному ингибирсванию роста гамет. В ■ходе эксперимента изменялось количество овоцитов разных стадий ' развития. Так, через 57 сут в результате гибели части генерации овоцитов большого роста, их количество на единицу ..лощада ацину-са составило 56^5, по сравнению с 74^6 в контрольной группе (Р<0,05), а через 84 сут численность овоцитов малого и сольшого роста превышала в 1,5-2 раза аналогичные показатели у интактнмх животных.

Анализ стадий гонадного цикла семенников контрольных и подопытных кивотных не выявил между ниш статистически значимых различий. Также не были обнаружены различия между экспериментальными группами морских-ежей, находящихся на нерестовой стадии гонадного цикла,при сопоставлении относительных площадей зоны размноаенкя и роста и зоны формирования. Однако, металлы вызывали увеличение количества гамет в зоне размножения и роста (табл.2), которое было обусловлено замедлением диф|еренцировки гамет; так, если в контроле у квотных в семенниках преобладали спорштоциты, то у рсобей из эксперимента с медью (5 шсг/л) соотношение спер?,итого- ' ний и сперматоцитов было примерно одинаковым, а у животных из эксперимента с цинком (50 мкг/л) количественные значения сперма-тоцитов достоверно превышали тг':овые сперматогоний.

Таблица 2

Количество гамет* в зоне размножения и роста ацинусов у самцов морских ежей, содержавшихся с медью и цинком.

Условия содержания а Общее коли- Спермато- - Спермато-

взрослых особей чество гонии циты

Контроль 4 14-6 10 ± 4 4 ± I

Медь (5 мкг/л) 2 49 * 7 26 ± 4 23 ± 3

Цинк (50 мкг/л) 5 36 ± 5х 14 ± 2 22 ± 3х

Примечание: 1 - количество гамет на единицу площади препарата;

а - количество исследованных животных;.х - Р< 0,05.

Таким образом, тяжелые металлы способны как стимулировать, так и подавлять развитие половой железы и рост овоцитов. Очевидно, та или другая реакция гонады отражает разные фазы ее повреждения и зависит от концентрации используемого токсиканта. Увеличение численности овоцитов в яичниках подопытных еивотных может быть связано со всплеском пролиферативаой активности овогоний в результате разрушения и гибели половых клеток предыдущей генерации а является компенсаторной реакцией гонада, направленной на восстановление ее структуры и функции.

Гистопатология гонад морских ежей при действии меди и цшаса

Морфологические изменения, наблюдаемые в половах и соматических клетках гонады исследованных морских ежей были одинаковы при действии повреждающих концентраций как меди, так и цинка. Если доза металла была небольшой, то формировались зрелые гаметы без каких-либо признаков повреждения, как это наблюдали после

выдерживают животных с медью в .сонцентрации 5 мкг/л. Повышение концентрации меди до 25 мкг/л вызывало вначале вакуолизацию цитоплазмы, а затем массовую деструкцию половых клеток в яичниках. Выдерживание животных с цинком в концентрации 50 шг/л и выше, также приводило к разрушению гамет, которое характеризовались признаками зернистой и гидропической дистрофии , пшшозом ядер, их лизисом и вакуолизацией ядрышек. Погибающие зрелые и незрелые яйца в дальнейшем подвергались резорбции вспомогательными клет-. ками гонады.

Электронномикроскопические исследования выявила фрагментацию канальцев эндоплазматической сети в овоцитах живс...:ых, содержавшихся с токсикантами. В эпителиальных клерках гонады наблвдали уплотнения цитоплазмы, пикноз ядер, исчезновение плотных контактов между клетками. Во вспомогательных клетках обнаруживали расширение цистерн эндоплазматического ретикулума.

Гистопатологические изменения в семенниках морских ежей были наиболее выражены при дейотвии высоких концентраций меда и цинка. Во вспомогательных клетках гонада встречались в большом количестве глобулы, заполненные разрушающимися половыми клетками, что свидетельствует об усилении их фагоцитарной активности. В сперматоцитах обнаруживали конденсацию и смещение 'хроматина, пикноз ядер и разрушение мембраны ядер и цитоплазматических ор-ганеинг.

Таким образом, сходство изменений, возникающих в гаметах и соматических клетках гонады при действии меди и цинка, свидетельствует о неспецифическом характере повреждений. Степень выраженности г::стопатологических картин, как правило, зависела от концентрации токсикантов и длительности их воздействия.

Эмбриональное и личиночное развитие потомства морских ежей, содержавшихся с медью и цинком

У потомства животных, подвергнутых действию меди и цинка в разных концентрадгах, наблюдали замедление дробления, которое проявлялось в уменьшении количества зародышей на стадии 2-х бла-стомзров и снижении процента нормальных бластул, а также тормоаа-нке процесса гасгрулации ( табл. 3). Кроме этого, изменялись размеры личинок и отмечалось снижение их ЕианесгосоОности. Отклонения, которые выявляются на ранних стадиях развития, на наш взгляд, характеризуют степень полрездення родительского генома в половых клетках взрослых особей при действии токсикантов, а аномалии, возникающие на стадии гаструлы, свидетельствуют о влиянии металлов и на геном личинок, так как развитие морского ежа до стадии бластулы обеспечивается запасом трофических вещеотв в яйце, а дальнейшее развитие находится под контролем ядерного ан-' парата зародыша.

Для выявления возможных механизмов опосредованного действия тяжелых металлов на потомство морских ежей, в модельных экспериментах исследовали активность некоторых ферментов у эмбрионов и лкчийок, полученных из гамет' морских ежей, подвергавшихся действию м^да в концентрации 25 мкг/л и действию цинка в концентрации 100 мкг/л в течение 30 сут, а также опрзделнли относитель-Е06 оодерншие нуклеиновых кислот, общого белка и нейтральных полисахаридов в первичных мезенхимных метках гаструл, получениях из гамет животных, подвергавшихся действию [¿эда в концентрации 2Ь мкг/л и цинка в концентрации 250 мкг/л в течение 16' сут.

Кислая фосфатаза. Активность кислой фоофатазы у потомства морских эжей,. содержавшихся о цинком, увеличивалась на стадиях

Таблица 3

Эмбриональное и личиночное развитие потомства шрских ежей, содержавшихся с медью ™ цинком

Вал

Условия содержания взрослых Стадии развития

особей

Токсикант (мкг/л) Длительность (сут) Зигота 2 бласто-мера Бластула Гаструла

Контроль 30 50,0± 8,7 75,0±3,1- 84,6±2.7 59,3*7,0

Медь (25) 30 5Э,6±13,7 70,6^2,7 78,0^7,8 57,0*6,1

Цинк (100) 30 38,3± 6,1 35,6^9,0х 80,0^1,1 46,6*8,0

Контроль 40 97,0,9 9б,б£1,5 77,0*1,1 80,0*1,0

Медь (5) .40 99,6^ 0,3 92,6^2,8 64,3*2,4х 44,6*2,8'

Цинк (50) 40 92,4± 3,8 73,0±5,5Х 58,6*4,5х 27,6*3,2"

Контроль 19 ■ 98,3* 0,4 89,6^1,8 77,0*1,5 49,3*2,0

Ыадь (25) 19 96,0,8 66,[¿2,0х 51,3-5,0х 35,3*2,9'

Цинк (250) 19 ■93,6± 2,9 67,02:1,4х 40,6*3,8х 27,6*1,7:

3. ш£ие

3. 1птег»ед1из

3, Д.ц*огЕа(Ц,иа

СП I

Примечание: х Р с0,05. Количество зародышей и личинок выражено а плацентах.

зиготы и бластулы и снижалась на стадии гаструлы (табл. 4). У потомства морских ежей, содержавшихся с медыз, активность фермента была повышена на всех исследованных стадиях по сравнению с контролем (табл. 4).

Щелочная (Тюо$атаза. Активность щелочной фосфатазы возрастала у бластул, полученных из гамет морских ежей, содержавшихся о цинком, и у пдутеусов после воздействия меди на родительских . осоПей ( табл. 4).

Глюкозо-6-ФосФатаза. Активность глюкозо-6-фосфатазы практически исчезала у гаструл, полученных из гамет морских ежей, содержавшихся как с медью, так и с цинком, и восстанавливалась на стадии плутеуса (табл. 4).

-М^-АТФаза. Активность М^+-АТФазы у потомства морских ежей, выдерживавшихся с ыбдыо, достоверно не отличалось от контрольных значений (табл. 4). Выдерживание взрослых особей в воде с цинком приводило к понижению активности фермента на стадии гаструлы и, наоборот, к возрастанию ее почти в три раза у плутеу-сов (табл. 4).

Глдкозо-6-фосфзтдегидт>огеназа. Активность глгокозо-6-фоефат-дегидрогеназы была снижена у гаструл, полученных из гамет морских ежей, содержавшихся с медью (табл. 4). У потомства животных, содержавшихся с цинком, активность этого фермента также резко подавлялась (табл. 4).

Нуклеиновые кислоты. После выдерживания морских ежей с медью, относительное суммарноз содержание нуклеиновых кислот в ядрах первичных мёзенхимяых клеток гаструл было снижено по сравнению с контрольным значением, и составляло, соответственно, 72,0 ± 1,2 и 89,1 ± 1,6 (Р<0,01). Так как содержание ДНК не изменялось, то снижение содержа: ::я нуклеиновых гл слот происхо-

о

s

pj>&fi»ctf л I о а дет g !

liJ'SSwl

A

nilëi a P.tt i

i i

О CO N

ífí 1Л СП О

+ 1 +1 +1 +1 t> ш Л п

to из СМ

из с? +1 -И ^ 1 w см +1 +1 1 ^ °i

аз со со со со см ы

I I

W Q

ffV

со ю

С\3 !>• СО Ч*

и к

Oí 1П и ю ^ и ш H

+1 -ff +i +4

о из СО УЭ

г-4 о M из О О СО 03 И НЧ

t> со о см tO 0Í О СО ■Н +1 fí +J

00 со о о

о

1>

ш mi m ^ со с-

tí M Я я #

О t£> СЭ «3 Ю СО И СМ •> «к «

W w а

а N ï>

из с- - см

» . ГЦ .

о о - о

„ +1 -i-i +1

Я N Ч íí СТ>

M 1-1

M я

щ in а) н ю ю и с- из оо сг> со

р о о о" О О Q о о о о о

uutítt tuv^ti

U3 U3 О СО Г- СО ц> О) iû СО И н

и

йий н и я a

О ID О О ФОН» <В Ü И ю

няня н oí M H H ci о о"

U tt и и *А и и и ^ ь4 ft tt

со со со о м m о

CM Ю И) ю о

1-1 ' СО Ч1 MNn^ HNra^i

я —

i í -g 3 s-ö

о о

л

ч ю аз см a ---

дало sa счет РНК. Аналогичная картина наблюдалась в ядрах ме-зенхишых клеток гаосрул после воздействия цинка на родительских особей, содержание ДНК + РНК составляло 77,2 i 2,4.

Уменьшение содержания РНК было отмечено на стадии гаструлы з цитоплазме первичных мезенхимных клеток у ооеих подопытных груш; оно находилось в пределах 50,0 - 1,1 по сравнению с 58,0 - 1,2 в контроле ( Р<0,01).

Необходимо ответить, что после воздействия цинка на взрослых особей, на стадии гаструлы были обнаружены ядра первичных мезенхимных клеток с rimo- и гипердаплоидаым содержанием ДНК(рис. 2). Очевидао, сто явление связано с нарушением распределения хромое ол, при митозе.

а

12

п

8

Рис. 2. Содержание ДНК в клетках зрвичной мезенхимы гаструл, потаенных от : А -контрольных, - медь-, В- цинк-обработанных 1рослых морских ежей. По горизон-1ли - количество клеток; по вер-¿кали - оптическая плотность ацеотва.

40 60 80 100

Общий белок. После выдерживания морских ежей о кедью отмечалось снижение относительного содержания общего белка в мезеяхим-ных -глетках гаструл до 66,7 ±1,0 (Р< 0,01), а после воздействия цинка, наоборот, его повышение до 84,4 - 1,0 (Р< 0,01) по сравнению с контрольным значением 79,4 - 1,1.

Нейтральные полисахариды. Содержание нейтральных полисахаридов в клетках первичной мезенхимы у подопытных и контрольных гаструл статистически но различалось.

Таким образок, наблвдавшиеся аномалии развития эмбрионов и личинок, полученных из гамет мороглх ежей, содержавшихся с медью и цинком, могут быть обусловлены как нарушением функционирования хромосом и белоксинтезиругацего аппарата в половых клетках родительских особей,, так и изменением активности ферментов и работы генома в развивающихся зародышах.

вьвода

1.Медь и цинк оказывают дозаэависимый эффект на рязвитие и функционирование половой железы морских екей. Низкие концентрации тяжелых металлов стимулируют рост овоцитов и формирование зрелых яиц в гонаде и замедляют дяффаренцирсвку сперматогониев

и сперматсщитов. Вясокие концентрации "металлов угнетает рост овоцитов, приводят к гибели половых клеток у самцов и самок и инициируют фагоцитарную активность вспомогательных клеток гонады. Гибель половых клеток сопровождается компенсаторной рсш-циой яичников в виде увеличения численности гамет новой гемрацта, направленной на восстановление' егдустурн ж функции органа. •

2. Гпстопатодогичяскле изкенегшя в готх^дх inpc.tv.ix ежой цри действии м?ди а цинка нссят тшслегифичэский характер я затрагивают как деловые, так и сша^ическле мс-ткн. В ятггатапх *«5лт>дя-

ется вакуолизация и базофклия цставдаэш овсщнтое, гаданоз ядер, зернистая и гидрошгческая дистрофия гаме?, разрушен«« зрелых яиц. Б семенниках изменяется степень конденсаади хромооом. цро-исходит поляризация хромосомного материала и разруишде ядерной оболочки сперматоцитов. Во вспомогательных клетках наблюдаетОД расширение канальцев и цистерн эндоплазматического ретикудуш, Интенсивность патологических процессов зависит от доза токсикантов и длительности их воздействия и может носить преходящий характер.

3. Действие меди и цинка на морских ежей в период роста и созревания половых клеток оказывает повреждающий эффект на развитие зародышей, проявляющееся в замедлении или нарушении дробления и гаструляции, возрастании количества аномальных личинок и -сннжошш их жизнеспособности.

4. Выдерживание морских ежей с медью и цинком приводит к изменению активности кислой и щелочной фосфатаз, глккозо-6-фосфа-тазы, Мй^-АТФазн и глюкозо-б-фосфатдепэдюгеназн у эмбрионов и личинок, получанных из гамет подопытных животных.

5. Выдерживание морских ежей в период гаметогенеза с медью

и цинком влияет на синтетические процессы у эмбрионов: в первичных мезенхимных клетках гаструл изменяется содержание РНК и общего белка. Цинк оказывает повреждающее действие на геном личинок , приводя к появленцю у гаструл первичных мезенхимных клеток о гило- и гипердшиоидаым содержанием ДНК.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТИЛЕ ДЯССЕРТАЩИ

I. Дурюша В.Б., Гыездилова С.М. Влияние различных концентраций кадоня на эмбрионы и личинки морского еха Зггоп£у1осеп<;го1п18 ЛпЪепаесИив // Онтогепз. 1985. Л 3. С. 294-298.

- 21 -

2. Гнэздилова СЖ, Лшина И.Г., Дуркина В.Б., Карасева Е.М.

Нарушение репродукции морских ежей и мидий при загрязнении среды кадмием // 1У Всесоюзная конференция по промысловым беспозвоночным (тезисы докладов). 4.2. Севастополь, апрель 1986. М.: 1986. С. 330-331.

3. Дуркина В.Б., Бельчева H.H., Евтушенко З.С.- Изменение процес-

сов развития эмбрионов морского ежа при действии мода и вдш-. . ка // Микроэлементы в биологии и их применение в медицине и . сельском хозяйстве. Тезисы докладов X Всесоюзной научной конференции. Т.З. Чебоксары, 1986. С. 88-89.

4. Ващенко М.А., Луркина В.Б., ГнездалоЕа С.М. Влияние углеводо-

родов дизельного топлива и кадмия на развитие потомства . морских. ежей // Онтогенез. 1988. № I. С. 82-88.

5. Гнездалова С.М., Сясина И.Г., Ващенко М.А., Дургина В.Б., Ка-

расева Е.М. Действие токсических веществ на репродуктивную функцию иглокожих и двустворчатых моллюсков // У Всесоюзная конференция по водной токсикологии (тезисы докладов). Одесса, 18-22 апреля 1986. М.: 1988. С. 109.

6. Дуркина В.Б. Изменение репродуктивных показателей морских

. ежей в ответ на воздействие оублеталышх концентраций меда и цинка // Симпозиум по онтогенезу морских беспозвоночных. Тезисы докладов III Всесоюзной конференции по морской биологии (Севастополь, 18-20 октября 1988). Владивосток, 1988. С. 30.

7. Гнездалова С.М., Дшшна И.Г., Дуркина В.Б., Буровина И.В.,

Уханов к.ю. Содержание кадмия в гонаде морского ежа Stron-gylooentrotus intermedius и его действие на гаметы

и потомство // Биология моря. 1988. >6 2. С. 46-51.

8. Durkina V.B., Bvtuahenko Z.S. Changes in activity оt certain

enzymes in sea urchin embryos and larvae after exposure of adult organisms to heavy metale // Jtar. Bool. irog. Ser. 1991. V. 72. P. 111-115. 4

9. Сясива И.Г., Ващенко M.A., Дуркпна В.Б. Гистопатологические

изменения гонад морских ежей при действии тяжелых металлов // Биология моря. 1991. £ 4.

Дуркииа Валентина Бооисовяа Авторефетат

ВЛШШ Ш-ЩИ И ЦИНЛА ¡1А РШРцДтШНУы СШШлГ Л РАННИЙ ОН'ЮГЙШЙ МОРСШ ЕжШ.

Подписано к печати 1У. иь.Эаг. Формат 60/Н4/16. Печать офсетная. Усл.п.л.1,16.Уч.-изд.л.0.В. Тираж 1Ш8КЗ. ЗаказЫ.Бесплатно.

Отпечатано в офсетио-ротапринтном цехе издательства "Дальнаука" ,690600 Владивосток, Ленинская, &U.